JPS60218426A - 鉄損の優れた高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は鉄損の優れた高磁束密度一方向性電磁鋼板の製
造方法に関するものである。

（従来技術） 方向性電磁鋼板は軟磁性材料として主にトランスその他
の電気機器の鉄心材料として使用されるもので磁気特性
として励磁特性と鉄損特性が良好でなくてはならない。

この励磁特性を表わす数値として通常磁場の強さ８００
Ａ／ｍにおける磁束密度Ｂ８を用い、鉄損特性は５０ヘ
ルツ（Ｈｚ）の交流磁束密度１．７テスラー（Ｔ）にお
ける鉄損Ｗ１７１５０（ｗ／ｋｇ）を用いている。

この一方向性電磁鋼板は通常２次再結晶現象を利用して
鋼板面に（１１０）面、圧延方向に（００１）軸をもっ
たいわゆるゴス組織を発達させることによって得られて
いる。磁気特性の優れた材料を得るにはこの（００１）
軸を圧延方向に高度に揃えることが重要であるがこの他
に結晶粒度、固有抵抗。

鋼板の純度等も大きな要因となっている。

高度に揃った２次再結晶粒は適当な圧延と熱処理を組合
せたいくつかの工程を経て得られるが、この様な２次再
結晶粒を安定して発達させるには鋼板中に適当なサイズ
の析出物が一定の量で分散している事が必須条件である
＠ この析出物を通常インヒビターと称しているが現在工業
的に利用されているものにはＭｎ８１ＡＡＮｌＭｎＢｅ
、ＢＮ等がある。例えは特公昭４０−１５６６４号公報
記載の方法はＭｎＳ、ＡｔＮを、また特公昭５１−１３
４６９号公報記載の方法はＭｎＳｅを利用している。こ
れら析出物のサイズは１００〜１００ＯＸ程度の非常に
微細なものであシ、この微細粒子を痢仮に均等に分散析
出させるには製鋼時での成分の調整はもとよシ熱延条件
、析出条件等各工程におシて厳密な制御が必要である。

特公昭４６−２３８２０号公報記載の方法では少量のＣ
，Ａｔを含んだ電磁鋼板の析出焼鈍方法を提案している
。これはＳｔ量に応じて鋼板を７５０〜１２００℃の温
度範囲で３０秒から３０分間の焼鈍をした後、Ｃ，Ｓｔ
量に応じて７５０〜９５０℃の領域から急冷することを
特徴としたものである。この成・１分系における析出焼
鈍はＡｔＮ及びＭｎＳ（大半は熱延時に析出）の析出量
、析出サイズ゛を決めひいては最終焼鈍後の磁気特性を
犬きく左右するものである。

優れた方位のゴス組織を発達させるために唸これらの析
出物、特にＡｔＮを一定のサイズで均一に分散析出させ
る事が重要で、このためには析出焼鈍の温度２時間及び
冷却速度等が大きく影響してくる。

（発明の目的） 本発明の目的とするところ社析出焼鈍後の冷却過程にお
いて、局部的な熱間歪領域或いは冷却むらを作る事によ
ってＡｔＮの偏在析出及び金属組織の異なった領域を作
如、仕上は焼鈍後の２次再結晶粒の発達を抑制して小粒
径化を図す鉄損特性を改善しようとするものである。

以下本発明の詳細な説明するＯ （発明の構成） 本発明の出発素材である熱延板はＳｉ：２．５〜４．０
チ、Ｃ：０．１００チ以下、酸可溶ｈｔ：０．０１０〜
０．０５０チ、Ｍｎ：０１０３〜０．２０’％、Ｓ：０
．０１０〜０．０５０チ、残部Ｆｅからなることが必要
である。

この他８ｂ、Ｃｕ＋Ｓｎ、ＣｒｌＮｉ＋Ｍｏ＋Ｖ等の元
素を１種あるいは複合で含むことは差しつかえない。こ
れらＯ元素（Ｄ添加量の許容最高値はＣｕｒｃｒｌＮｉ
＋８ｎ１Ｍｏ１Ｖｌｄ０．３％、またｓｂは０．１０％
でおる。

以下、本発明において出発素材である熱延板の化学成分
を規定した根拠を説明する。

Ｓｌは４チを超すと冷延が困難になり好ましくない。一
方２．５チより少ない場合は電気抵抗力（イ氏く鉄損値
の向上は望めない。

ＣはＳｌ量に応じて少なくとも鋼の一部にγ変態を生ぜ
しめるに充分な量を含有する必要７５（する。

Ｃが０．１００チを超すと高磁束密度のＶ！＾も力監得
られないばかυでなく、脱炭焼鈍を完全に行なうことが
困難になυ好ましくない。

Ａｔは本発明において高磁束密度の製品を得るための基
本元素であシ上記範囲を外れると２次再結晶が不安定に
なシ高磁束密度の製品が得られなくなる。

Ｍｎ及びＳはＭｎＳを形成するために必襞な元素であり
Ｍｎの適量は０．０３〜０．２０％、好ましくは０．０
６〜０．１０チである。Ｓは０．０５％を超すと純化焼
鈍時での脱硫が悪くなり、好ましくないＯ一方０．０１
％未満ではＭｎ８の量が不足する。

また、Ｓｂ＋ＣｕｔＳｎ＋Ｃｒ＋Ｎｉ＋Ｍｏ＋ｖ等はそ
れぞれ単独で或いは化合物を作υインヒビターとして効
果力ｌある事は公知であるが、これらの元素が多量に含
まれることは好ましくない。

本発明は前記した成分組成の珪素鋼熱延板を出発素材と
して、之に析出焼鈍を施した後に、冷間圧延を行なって
最終板厚とし、次いで脱炭焼鈍および仕上焼鈍を施すこ
とからなる。

本発明における冷間圧延は１回あるいは２回の圧延で行
なうがその最終圧延率は８１チ〜９５チの強圧延率で行
なう必要がある。この圧延は通常の圧延でも構わないが
特公昭５４−１３８６６号公報に示す様なパス毎に１０
０〜３００℃程度の熱効果を与える方法をとシ入れると
よシ良い結晶が得られるが、この強圧下冷延の前にＡｔ
Ｎ、Ｍｎ８等の析出焼鈍を行なう。

本発明の特徴はこの析出焼鈍工程にある。析出焼鈍にお
ける冷却条件は昇温速度、焼鈍温度及び焼鈍時間と同等
に重要であシこの条件次第で２次再結晶の安定性及び磁
気特性が大きく変ってくる。

これは冷却時にＡｔＮの析出量が変化また変態相の量も
変ってくるため最終製品において大きな違いが出てくる
ものと考えられる。

本発明はこの冷却過程に局部的な熱間歪或いは冷却むら
を与えてＡｔＮの析出分散と組織の異なる部分を作るも
ので最終的にはこの領域が２次再結晶粒の発達を抑制す
るため全体として２次再結晶粒を小°粒化し鉄損特性の
改善を図ることができる。

次にこれらの限定理由について述べる。

均熱温度は１０８０℃未満では析出焼鈍の効果が弱く一
方１２００℃を超えると析出物のサイズ変化が起）やす
くなる上、金゛属組織の面からも好ましくない。均熱時
間も同様な理由で１０分以内としたがこの時間は昇温速
度、均熱温度及び冷却速度によって決める必要が４４）
場合によっては均熱時間をとらなくてもよいＯ 次に析出焼鈍後の冷却過程の１０００〜８００℃の温度
域で局部的に熱間歪と冷却むらを付与する理由について
述べる。

ＡｔＮは前記した如く冷却過程においても析出するがそ
の量は冷却速度で制御出来る。

本発明に従って冷却むらを作る事唸急冷部においてＡｔ
Ｎの析出を抑える事にな力、最終的にはこの領域の２次
再結晶の発達を抑制するものである。

局部的に付与される熱間歪も同様な現象をもたらすもの
で歪導入部にＡｔＮを偏在析出させインヒビターの効果
を弱める事を狙いとしたものである。

第１図はＡｔ０．０２５％を含む３％珪素鋼熱延板を１
１２０℃で５分間焼鈍した後、冷却過程の１１００℃、
１０５０℃、１０００℃、９５０℃、９００℃。

８００℃、７５０℃の各温度で溝のピッチが５１１Ｉ１
１の溝付ａ−ルを用いて、圧下率５％で圧延し、次いで
１００℃の湯中に投入して冷却し、冷間圧延し、脱炭焼
鈍し、仕上げ焼鈍を施した後の磁気特性を示したもので
ある。これから１０００〜８００℃の範囲で鉄損の改善
が大きいことが判る。

仁の様な理由から１０００〜８００℃の範囲を定めたも
のである。

前記の例では局部的な熱間歪と冷却むらを付与する具体
的手段として溝付ロール忙よる圧延を示したが、該ロー
ルについての種々の実験よυ溝付ロールの溝のピッチは
２−未満では溝付ロールの効果が顕著ではなく、また２
０■を超えると粒径制御の効果が小さくなる事が判シ、
また圧延率が１０％を超えると鋼板の凹凸がはげしくな
ル後工程での鋼板の形状に悪影響が出て来る。尚該ロー
ルは冷却しながら使用する事が効果的である。

この様な処理をした後、１０℃／ｓｅｅ以上の速度で室
温まで冷却するがこれはＡ／！、Ｎ、８１３Ｎ４等の析
出防止と一定量の変態相を確保することを狙いとしてい
るものである。

この様にして処理した鋼板は酸洗後、冷間圧延を行ない
製品板厚とした後、脱炭焼鈍を公知の方法、例えば８０
０〜９００℃の温度で湿水素雰囲気中で行なう。次いで
ＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を塗布した後、仕上げ
焼鈍、例えば１２００℃、２０時間の焼鈍を行なう。

以下実施例について述べる。

（実施例） 実施例Ｉ Ｃ：０．０５８％、Ｓｔ：３．０％、Ｍｎ：０．０７５
％、Ｓ：０．０２３チ、酸可溶性Ａ／、：０．０２８チ
、Ｎ：０．００７５チを含む２．３ｉａｍ厚の熱延板を
１１２０℃で２分間均熱した後、９５０℃まで空冷し、
このように処理された熱延板から２つの試料（−）、（
ｂ）をとシ、試料（ａ）は円周方向にピッチ３鰭の溝を
有した溝付ロールで３チの軽圧延をした後、１００℃の
湯中に投入した。試料（ｂ）は９５０℃の温度から直ち
に１００℃の湯中に投入して２０℃／Ｉ！１！ｌｅ以上
の冷却速度で冷却した。

次いで両試料を酸洗し、冷間圧延し、０．２７１１ＩＩ
Ｉ＋の板厚にした（最終圧延率８８チ）。この冷間圧延
のパス間には２５０℃、５分間のノ４ス間時効処理を施
した。

次に湿水素雰囲気中で８５０℃の脱炭焼鈍を行なった。

次いでＭｇＯとＴｉＯを添加した焼鈍分離剤を塗布した
後、１２００℃、２０時間の仕上は焼鈍をＨ２雰囲気中
で行なった。得られた製品の磁気特性を次に示す。なお
この製品のマクロ組織を第２図に示す。

実施例２ Ｃ：０．０８０％、Ｓｉ：３．３％、Ｍｎ：０．０７５
％、８：０．０２３％、酸可溶性Ａｔ：０．０２６％、
Ｎ：０．００８０％、Ｓｎ：０．１２ｆｂＳＣｕ：０．
０８％を含む板厚２．３ｗＯ熱延板を次の条件で析出焼
鈍処理をした。

前記熱延板を酸洗し、厚さ１．５５ｍ迄冷間圧延した後
、１１４０℃、２分焼鈍し、引続き９００℃の炉に２分
間保持した後、かく処理された熱延板から試料（ａ）、
（ｂ）をとシ、試料（ａ）は１０Ｔｍピッチの溝を有す
る溝付ロールで５チ圧延した後、１００℃の湯の中に投
入した。試料（ｂ）は１００℃の湯の中に投入して冷却
した。次いで両試料を酸洗し０．２００ｍまで最終圧延
率８７チ冷間圧延した後、脱炭焼鈍、仕上は焼鈍を行い
、次いでリン酸−無水クロム酸を主成分とする張力コー
ティングを施した。かくして得られた製品の磁気特性は
次の通シである。

実施例３ Ｃ：０．０８５％、Ｓｉ：３．２５％、Ｍｎ：０．０７
５％、Ｓ：０．０２５％、酸可溶性Ａｔ：０．０２６％
、Ｎ：０．０８３％、８ｎ：０．１２％、Ｃｕ：０．０
８％を含む厚さ２．３＋ｍの熱延板を下記の条件で析出
焼鈍処理をした。

１１３０℃の温度で２分間焼鈍した後、９ｏ。

℃に２分間保持した。このように処理された熱延板から
２つの試料（、）（ｂ）をとシ、試料（、）は１０ｍ＋
φの鋼管の管体の長さ方向に径１＋ｍの孔を１０ｍｍ間
隔で設け、一端を封鎖し、他端から水を供給するように
構成した局部冷却装置で鋼板の圧延方向に沿って線状の
局部冷却（局部冷却温度７０００以下）を施した後、１
００℃の湯中に投入した。試料（ｂ）は９００℃から１
００℃の湯の中に直ちに投入し、２０℃／ｓｅｃ以上の
冷却速度で冷却した。次いで前記両試料を酸洗し、０．
２００＋ｍａまで冷間圧延（最：終圧延率９１％）した
後、脱炭焼鈍し、仕上焼鈍を行りた。次いでリン酸、ク
ロム酸を主成分とする張力コーティングを施した。かく
して得られた両試料の磁気特性は下記のとおシであった
。

（発明の効果） 以上のとお）、本発明によれば高磁束密度一方向性電磁
鋼板の鉄損値を著しく教養することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は溝付ロール圧延温度と鉄損の関係を示す図表、
第２図は実施例１によって得られた試料（ａ）、（ｂ）
の全極マクロ組織写真である。 〜 （ｗ／Ｋ＞） 特許出願人新日本製鐵株式會祉 堝村ロール圧延温度

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃ：０．１００’１以下、８１：２．５〜４．０
   ％、Ｍｎ：０．０３〜０．２０チ、Ｓ：０．０１０〜０
   ．０５０チ、酸可溶Ａｔ：０．０１０〜０．０５０’１
   ６を含み、残部Ｆｅからなる珪素鋼熱延板に析出焼鈍を
   施した後、最終圧延率８１〜９５チの範囲で、−回ある
   いは二回の冷間圧延を行なって、最終板厚とし、次いで
   脱炭焼鈍および仕上焼鈍を施こすことからなる高磁束密
   度一方向性電磁鋼板の製造方法において、前記熱延板の
   析出焼鈍を１０８０〜１２００℃の均熱温度において１
   ０分以内で行なった後の冷却過程中の１０００〜８００
   ℃の温度域において該熱延板に局部的な熱間歪あるいは
   局部的な冷却を付与することによってＡｔＮを偏在析出
   させ、次いで室温まで１０℃／５１６０以上の冷却速度
   で急冷することを特徴とする鉄損の優れた高磁束密度一
   方向性電磁鋼板の製造方法。
2. （２）前記熱延板の析出焼鈍後の冷却過程中の・１００
   ０〜８００℃の温度域において円周方向にピッチ２〜２
   ０＋ｗの溝を有する溝付ロールで、該熱延板に′１０９
   ｂ以下の圧下率で軽圧延を施した後、室温まで急冷する
   特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. （３）前記熱延板の析出焼鈍後の冷却過程中の１０００
   〜８００℃の温度域において、ノズルを用いて２〜２０
   ＋ｍのピッチで、１０℃／＠６６以上の冷却速度の局部
   的な水冷却を圧延方向に対して行った後、該熱延板全体
   を室温まで１０℃／ｓ＠ｅ以上の冷却速度で急冷する特
   許請求の範囲第１項記載の方法。